(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、前記第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する、第２上限電圧及び前記下限電圧より低い第２下限電圧を記憶する記憶部と、
前記第一の電圧範囲で充放電がされていて、前記第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、前記第二の電圧範囲で充放電がされるように前記バッテリーの設定を一時的に変更する充放電管理部と、
前記バッテリーの現在の電圧を測定する電圧測定部と、
移動体の現在地点から前記バッテリーへの充電可能な地点までの前記移動体の移動に必要な前記バッテリーの必要電力を算出する必要電力算出部と、
を備え、
前記充放電管理部は、
前記現在の電圧と前記必要電力に基づく判定結果に応じて、前記下限電圧以下かつ前記第２下限電圧以上で前記バッテリーが放電されるように前記バッテリーの設定を一時的に変更し、
前記バッテリーの設定を変更した後、前記バッテリーの電圧が前記第一の電圧範囲内の値になったとき、前記バッテリーの充放電が前記第一の電圧範囲でされるように前記バッテリーの設定を復帰する、バッテリー制御装置。
【請求項２】
前記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、
前記充放電管理部は、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合にユーザに対して警告を発する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項３】
前記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、
前記充放電管理部は、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合、前記予め決められた時間以降に前記バッテリーが放電する電流量を低減させる、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項４】
前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間に応じて、次第に前記バッテリーが放電する電流量を低減させる、請求項３に記載のバッテリー制御装置。
【請求項５】
前記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、
前記充放電管理部は、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合に、前記現在の電圧が前記第２下限電圧以上でも前記バッテリーからの放電を停止する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項６】
前記充放電管理部は、前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電する場合に前記バッテリーが放電する電流量を低減させる、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項７】
前記下限電圧以下で前記バッテリーが放電する場合に回生ブレーキを優先して使用して運動エネルギーが回収されるように制御する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項８】
前記第２上限電圧は、前記上限電圧より高く、
充放電管理部は、前記現在の電圧に基づく判定結果に応じて、前記上限電圧以上かつ前記第２上限電圧以下で前記バッテリーが充電されるように前記バッテリーの設定を一時的に変更する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項９】
前記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、前記上限電圧以上で前記バッテリーが充電している時間を計測する時間計測部を更に備え、
前記充放電管理部は、前記上限電圧以上で前記バッテリーが充電している時間が予め決められた時間以上経過した場合に、前記現在の電圧が前記第２上限電圧以下でも前記バッテリーへの充電を停止する、請求項８に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１０】
前記充放電管理部は、前記現在の電圧が前記第２上限電圧に到達した場合に前記バッテリーを放電させる、請求項８又は９に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１１】
前記バッテリーがスマートグリッドに接続されているとき、前記充放電管理部は、前記上限電圧以上で前記バッテリーが充電している時間が予め決められた時間以上経過した場合、又は前記現在の電圧が前記第２上限電圧に到達した場合、前記スマートグリッドの電力供給を管理するサーバに放電要求を出す、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１２】
前記充放電管理部は、前記バッテリーの設定を変更した後、前記現在の電圧が前記下限電圧以上に上がったとき、前記下限電圧以上のみで前記バッテリーが放電されるように前記バッテリーの設定を復帰する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１３】
前記充放電管理部は、前記バッテリーの設定を変更した後、前記現在の電圧が前記上限電圧以下に下がったとき、前記上限電圧以下のみで前記バッテリーが充電されるように前記バッテリーの設定を復帰する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１４】
前記記憶部は、前記バッテリーの設定を一時的に変更した時間又は回数を記録する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリー制御装置。
【請求項１５】
記憶部がバッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、前記第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する、第２上限電圧及び前記下限電圧より低い第２下限電圧を記憶するステップと、
前記第一の電圧範囲で充放電がされていて、前記第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、前記第二の電圧範囲で充放電がされるように前記バッテリーの設定を一時的に変更するステップと、
前記バッテリーの現在の電圧を測定するステップと、
移動体の現在地点から前記バッテリーへの充電可能な地点までの前記移動体の移動に必要な前記バッテリーの必要電力を算出するステップと、
前記現在の電圧と前記必要電力に基づく判定結果に応じて、前記下限電圧以下かつ前記第２下限電圧以上で前記バッテリーが放電されるように前記バッテリーの設定を一時的に変更するステップと、
前記バッテリーの設定を変更した後、前記バッテリーの電圧が前記第一の電圧範囲内の値になったとき、前記バッテリーの充放電が前記第一の電圧範囲でされるように前記バッテリーの設定を復帰するステップと、
を備える、バッテリー制御方法。
【請求項１６】
コンピュータを、
バッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、前記第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する、第２上限電圧及び前記下限電圧より低い第２下限電圧を記憶する記憶部と、
前記第一の電圧範囲で充放電がされていて、前記第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、前記第二の電圧範囲で充放電がされるように前記バッテリーの設定を一時的に変更する充放電管理部と、
前記バッテリーの現在の電圧を測定する電圧測定部と、
移動体の現在地点から前記バッテリーへの充電可能な地点までの前記移動体の移動に必要な前記バッテリーの必要電力を算出する必要電力算出部と、
を備え、
前記充放電管理部は、
前記現在の電圧と前記必要電力に基づく判定結果に応じて、前記下限電圧以下かつ前記第２下限電圧以上で前記バッテリーが放電されるように前記バッテリーの設定を一時的に変更し、
前記バッテリーの設定を変更した後、前記バッテリーの電圧が前記第一の電圧範囲内の値になったとき、前記バッテリーの充放電が前記第一の電圧範囲でされるように前記バッテリーの設定を復帰する、バッテリー制御装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー制御装置、バッテリー制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電及び放電を繰り返すことができる二次電池は、上限電圧と下限電圧によって使用可能な電圧範囲が設定されている。使用可能な電圧範囲は、充電及び放電可能な電圧範囲よりも狭く設定しておくことで、二次電池の寿命を延ばすことができる。図７に、電気自動車用二次電池と家庭用二次電池の使用可能な電圧の範囲と、充電及び放電可能な電圧の範囲を示す。
【０００３】
上限電圧は、二次電池に充電する際、これ以上電圧を上げてはいけないという設定値であり、最大充電電圧と同値又は最大充電電圧より低い値である。下限電圧は、二次電池を放電する際、これ以下に電圧を下げてはいけないという設定値であり、最終放電電圧と同値又は最終放電電圧より高い値である。
【０００４】
一般に、最大充電電圧以上に充電した後、この状態を保持したままにしておくと、二次電池の劣化を促進してしまうことが知られている。そのため、二次電池に最大充電電圧より低い値で上限電圧を設定する必要がある。また、最終放電電圧以下まで放電し、引き続き放電を行うと、その後は放電に伴って急激に電圧が低下する。そして、一定の電圧以下まで下がると、十分に充電できなくなり、電池が機能しなくなるおそれがある。そのため、二次電池に最終放電電圧より高い値で下限電圧を設定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した二次電池の使用可能な電圧範囲の上限電圧と下限電圧は、電気自動車用、家庭用等の用途に合わせて設定される。図７に示すように、電気自動車用の二次電池の使用可能な電圧範囲は、家庭用に比べて狭く設定される。これは、電気自動車では、家庭に比べて、瞬間放電電流が大きい、繰り返し使用回数が多い等の二次電池の使用環境が苛酷なためである。
【０００６】
ところで、二次電池の使用可能な電圧範囲は、通常一度設定されると固定化されている。そのため、上限電圧と下限電圧により設定された使用可能な電圧範囲が、最大充電電圧と最終放電電圧で規定される電圧範囲より著しく狭い場合、二次電池の使用を継続できるにもかかわらず、二次電池の使用が制限されている。例えば、電気自動車において、走行中に後少しで充電ステーションに到達できるにもかかわらず、下限電圧に達したため走行できないという問題が生ずる。また、電気自動車用の二次電池を家庭用の二次電池に転用する場合、使用可能な電圧範囲が家庭用の二次電池には不適切であるという問題がある。更に、二次電池を自然エネルギー発電によって充電する場合、自然エネルギーの変動により多くの電力が発生しても、上限電圧に達したためにその電力を全く充電できずに破棄しなくてはならなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、設定された充放電に関する電圧範囲を変更して充電又は放電能力を拡張することが可能な、新規かつ改良されたバッテリー制御装置、バッテリー制御方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、バッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する第２上限電圧及び第２下限電圧を記憶する記憶部と、第一の電圧範囲で充放電がされていて、第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、第二の電圧範囲で充放電がされるようにバッテリーの設定を変更する充放電管理部とを備えるバッテリー制御装置が提供される。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーの放電範囲を規定する下限電圧と、下限電圧より低い第２下限電圧を記憶する記憶部と、バッテリーの現在の電圧を測定する電圧測定部と、移動体の現在地点からバッテリーへの充電可能な地点までの移動体の移動に必要なバッテリーの必要電力を算出する必要電力算出部と、現在の電圧と必要電力に基づく判定結果に応じて、下限電圧以下かつ第２下限電圧以上でバッテリーが放電されるようにバッテリーの設定を一時的に変更する充放電管理部とを備えるバッテリー制御装置が提供される。
【００１０】
上記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、充放電管理部は、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合にユーザに対して警告を発してもよい。
【００１１】
上記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、充放電管理部は、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合、予め決められた時間以降にバッテリーが放電する電流量を低減させてもよい。
【００１２】
上記下限電圧以下でバッテリーが放電している時間に応じて、次第にバッテリーが放電する電流量を低減させてもよい。
【００１３】
上記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間を計測する時間計測部を更に備え、充放電管理部は、下限電圧以下でバッテリーが放電している時間が予め決められた時間以上経過した場合に、現在の電圧が第２下限電圧以上でもバッテリーからの放電を停止してもよい。
【００１４】
上記充放電管理部は、下限電圧以下でバッテリーが放電する場合にバッテリーが放電する電流量を低減させてもよい。
【００１５】
上記下限電圧以下でバッテリーが放電する場合に回生ブレーキを優先して使用して運動エネルギーが回収されるように制御してもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーの充電範囲を規定する上限電圧と、上限電圧より高い第２上限電圧を記憶する記憶部と、バッテリーの現在の電圧を測定する電圧測定部と、現在の電圧に基づく判定結果に応じて、上限電圧以上かつ第２上限電圧以下でバッテリーが充電されるようにバッテリーの設定を一時的に変更する充放電管理部とを備えるバッテリー制御装置が提供される。
【００１７】
上記バッテリーの設定が一時的に変更された場合、上限電圧以上でバッテリーが充電している時間を計測する時間計測部を更に備え、充放電管理部は、上限電圧以上でバッテリーが充電している時間が予め決められた時間以上経過した場合に、現在の電圧が第２上限電圧以下でもバッテリーへの充電を停止してもよい。
【００１８】
上記充放電管理部は、現在の電圧が第２上限電圧に到達した場合にバッテリーを放電させてもよい。
【００１９】
上記バッテリーがスマートグリッドに接続されているとき、充放電管理部は、上限電圧以上でバッテリーが充電している時間が予め決められた時間以上経過した場合、又は現在の電圧が第２上限電圧に到達した場合、スマートグリッドの電力供給を管理するサーバに放電要求を出してよい。
【００２０】
上記充放電管理部は、バッテリーの設定を変更した後、バッテリーの電圧が第一の電圧範囲内の値になったとき、バッテリーの充放電が第一の電圧範囲でされるようにバッテリーの設定を復帰してもよい。
【００２１】
上記充放電管理部は、バッテリーの設定を変更した後、現在の電圧が下限電圧以上に上がったとき、下限電圧以上のみでバッテリーが放電されるようにバッテリーの設定を復帰してもよい。
【００２２】
上記充放電管理部は、バッテリーの設定を変更した後、現在の電圧が上限電圧以下に下がったとき、上限電圧以下のみでバッテリーが充電されるようにバッテリーの設定を復帰してもよい。
【００２３】
上記記憶部は、バッテリーの設定を一時的に変更した時間又は回数を記録してもよい。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、記憶部がバッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する第２上限電圧及び第２下限電圧を記憶するステップと、第一の電圧範囲で充放電がされていて、第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、第二の電圧範囲で充放電がされるようにバッテリーの設定を一時的に変更するステップとを備えるバッテリー制御方法が提供される。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、記憶部がバッテリーの放電範囲を規定する下限電圧と、下限電圧より低い第２下限電圧を記憶するステップと、バッテリーの現在の電圧を測定するステップと、移動体の現在地点からバッテリーへの充電可能な地点までの移動体の移動に必要なバッテリーの必要電力を算出するステップと、現在の電圧と必要電力に基づく判定結果に応じて、下限電圧以下かつ第２下限電圧以上でバッテリーが放電されるようにバッテリーの設定を一時的に変更するステップとを備えるバッテリー制御方法が提供される。
【００２６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、記憶部がバッテリーの充電範囲を規定する上限電圧と、上限電圧より高い第２上限電圧を記憶するステップと、バッテリーの現在の電圧を測定するステップと、現在の電圧に基づく判定結果に応じて、上限電圧以上かつ第２上限電圧以下でバッテリーが充電されるようにバッテリーの設定を一時的に変更するステップとを備えるバッテリー制御方法が提供される。
【００２７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーの充放電がされる第一の電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧と、第一の電圧範囲より広い第二の電圧範囲を規定する第２上限電圧及び第２下限電圧を記憶する手段、第一の電圧範囲で充放電がされていて、第二の電圧範囲での充放電の許可を受けたとき、第二の電圧範囲で充放電がされるようにバッテリーの設定を一時的に変更する手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーの放電範囲を規定する下限電圧と、下限電圧より低い第２下限電圧を記憶する手段、バッテリーの現在の電圧を測定する手段、移動体の現在地点からバッテリーへの充電可能な地点までの移動体の移動に必要なバッテリーの必要電力を算出する手段、現在の電圧と必要電力に基づく判定結果に応じて、下限電圧以下かつ第２下限電圧以上でバッテリーが放電されるようにバッテリーの設定を一時的に変更する手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【００２９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーの充電範囲を規定する上限電圧と、上限電圧より高い第２上限電圧を記憶する手段、バッテリーの現在の電圧を測定する手段、現在の電圧に基づく判定結果に応じて、上限電圧以上かつ第２上限電圧以下でバッテリーが充電されるようにバッテリーの設定を変更する手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、設定された充放電に関する電圧範囲を変更して充電又は放電能力を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気自動車１００を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例に係る電気自動車１００側の電源管理処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例に係るサービスセンター２０側の電源管理処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。
【図７】電気自動車用二次電池と家庭用二次電池の使用可能な電圧の範囲と、充電及び放電可能な電圧の範囲を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る電気自動車１００の電源管理処理に関する状況を模式的に示す説明図である。
【図９】リチウムイオン電池の放電レート特性を示すグラフである。
【図１０】リチウムイオン電池の定電流定電圧充電方式を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．一実施形態の構成
２．一実施形態の動作
【００３４】
＜１．一実施形態の構成＞
本発明の一実施形態に係る電気自動車１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る電気自動車１００を示すブロック図である。
【００３５】
電気自動車１００は、移動体の一例であり、バッテリー１０８を有し、状況や用途に応じて、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲を変更させる。その結果、バッテリー１０８を充電又は放電能力を拡張することができ、長寿命化を図ることもできる。電気自動車１００は、例えば、制御部１０２と、駆動部１０４と、バッテリー制御部１０６と、バッテリー１０８などからなる。以下、各構成要素について説明する。
【００３６】
制御部１０２は、例えばシステム処理部１１２と、ナビゲーションシステム１１４と、メモリ１１６と、通信部１１８等からなる。
【００３７】
システム処理部１１２は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）であり、制御部１０２の各構成要素やバッテリー制御部１０６等を制御する。
【００３８】
ナビゲーションシステム１１４は、例えばＧＰＳ（Global  Positioning  System）を利用し、電気自動車の現在地、目的地や充電ステーション等の位置情報を管理する。また、ナビゲーションシステム１１４は、現在地から目的地や充電ステーション等までの距離を算出したり、その距離を走行するために必要なバッテリー１０８の電力量を算出したりする。ナビゲーションシステム１１４は、必要電力算出部の一例である。
【００３９】
メモリ１１６は、プログラム、各種データを記憶する。また、メモリ１１６は、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲を規定する上限電圧及び下限電圧や、充電及び放電可能な電圧範囲を規定する最大充電電圧及び最終放電電圧、後述する第２上限電圧、第２下限電圧を記憶している。なお、メモリ１１６は、制御部１０２ではなく、バッテリー制御部１０６に設けられてもよい。なお、プログラム、各種データの記憶は、制御部１０２に設けられたメモリ１１６に限定されず、システム制御部１１２（ＣＰＵ）内の不揮発性メモリ等でもよい。
【００４０】
通信部１１８は、外部のサービスセンター２０と通信するためのインターフェースであり、例えば無線公衆回線を使用して通信する。なお、通信部１１８による通信は、有線回線を使用してもよい。また、通信部１１８はアダプタ（接続口）でもよい。通信部１１８がアダプタの場合、アダプタに携帯電話、無線通信機、有線通信機などが接続される。
【００４１】
駆動部１０４は、電気自動車１００を駆動するためのモーター等である。駆動部１０４は、バッテリー制御部１０６を介してバッテリー１０８から電力が供給される。
【００４２】
バッテリー制御部１０６は、バッテリー１０８と接続され、バッテリー１０８を制御する。バッテリー制御部１０６は、例えばインバーター１２２と、充放電管理部１２４と、バッテリー電圧測定部１２６と、接続部１２８等からなる。
【００４３】
インバーター１２２は、バッテリー１０８からの直流電力を変換し、駆動部１０４のモーターに交流電力を供給する。
【００４４】
充放電管理部１２４は、バッテリー１０８の電圧や電気自動車１００の状況等に応じて、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲を変化させる。また、充放電管理部１２４は、時間計測部の一例であり、バッテリー１０８が充放電している時間を計測する。充放電管理部１２４の詳しい動作については後述する。
【００４５】
バッテリー電圧測定部１２６は、バッテリー１０８の電圧を測定し、測定結果を充放電管理部１２４に送る。
【００４６】
接続部１２８は、接続口を有し、外部の電源からバッテリー１０８への充電と、バッテリー１０８から外部機器への放電を行う。また、接続部１２８は、スマートグリッドに対応して、インテリジェント化されていてもよい。これにより、電気自動車と外部電源や外部機器間の双方の制御が可能となる。また、接続部１２８に接続される通信線は、電力線と同一経路でもよいし別経路でもよい。
【００４７】
バッテリー１０８は、充放電可能な二次電池、例えばリチウムイオン電池であり、バッテリー制御部１０６を介して外部の電源から電力が供給されて、充電される。また、バッテリー１０８は、バッテリー制御部１０６を介して外部機器や駆動部１０４などに電力を供給して、放電する。
【００４８】
［バッテリー１０８について］
次に、バッテリー１０８と、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲について説明する。図９は、リチウムイオン電池の放電レート特性を示すグラフであり、電圧と容量の関係を示している。図１０は、リチウムイオン電池の定電流定電圧充電方式を示すグラフであり、電圧と時間の関係や、充電電流及び充電容量の比と時間の関係を示している。
【００４９】
リチウムイオン電池は、最大充電電圧が例えば１セル当たり４．２Ｖに設定される。ところで、最大充電電圧を４．２Ｖより下げて、例えば４．１Ｖに設定すると、充電容量は減少するものの、リチウムイオン電池の寿命が大幅に伸びることが知られている。そのため、電気自動車等の過酷な使用条件を求めるものに対しては、最大充電電圧は４．１Ｖ以下に設定されることがある。一方、最終放電電圧は、２．３〜３．２Ｖ程度に設定される。しかし、図９に示す例では、電圧が３．２Ｖを下回ると、それ以降はほとんど電力が得られない。このため、下限電圧は３．２Ｖ程度に設定されるが、ゆっくり放電するという使用条件であれば、３．２Ｖより少し下げても電力を使用することができる。
【００５０】
本実施形態において、バッテリー１０８は、例えば上限電圧が４Ｖ、下限電圧が３．３Ｖに設定されたとする。この場合、バッテリー１０８が電気自動車１００に使用されることによって、バッテリー１０８は一時的な大電流使用でも十分対応でき、使用寿命も延ばすことができる。ところで、バッテリー１０８は、電圧が３．３Ｖ以下に低下したとしても、しばらく放電できるという特性を有する。しかし、通常の使用と同じペースで放電すると、バッテリー１０８の電圧低下のスピードも速くなり、最終放電電圧に容易に到達してしまう。また、最終放電電圧以下に到達すると、バッテリー１０８が機能しなくなるおそれがある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、電圧が下限電圧（例えば３．３Ｖ）に到達したとき、条件（サービスセンター２０からの許可、個人認証・パスワード・別の鍵による承認など）によっては下限電圧以下での使用を許諾するが、バッテリー１０８を制限モードに移行させ、放電量を減らす。そして、下限電圧とは別に設定した第２下限電圧（例えば２．８Ｖ）まで放電できるようにする。または、放電量をリニア若しくは段階的に設定し、例えば、３．３Ｖから３．０Ｖでは０．５Ｃ放電以下にする、３．０Ｖから２．８Ｖまでは０．２Ｃ放電以下とする、などのように設定することで、バッテリー１０８をしばらくの間、利用できるようにする。
【００５２】
充電に関しても、上限電圧を最大充電電圧より低い４Ｖに制限した方が、バッテリー１０８の寿命が長くなる。しかし、どうしても必要な場合には、最大充電電圧（例えば４．２Ｖ）までの充電を許諾する。なお、上限電圧を超えた電圧のまま、バッテリー１０８が放置されると、バッテリー１０８の劣化が促進する。そのため、本実施形態では、バッテリー１０８ができるだけ早く放電するように、タイマーなどと連動させる。例えば、バッテリー１０８が、所定時間４．２Ｖを維持していた場合には、強制的に放電を行い、上限電圧（例えば４．０Ｖ）まで電圧を低下させるようにする。
【００５３】
また、上述の例では、バッテリー１０８の期初の使用可能な電圧範囲は、上限電圧を４Ｖ、下限電圧を３．３Ｖと設定しているが、バッテリー１０８の使用状況が変わった場合は、例えば上限電圧を４．１Ｖ、下限電圧を３．０Ｖと再設定する。例えば、バッテリー１０８が電気自動車用から家庭用に転用されたり、電気自動車１００を家庭のスマートグリッドに接続してバッテリー１０８を家庭用に使用されたりする場合などに、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲を変更する。
【００５４】
＜２．一実施形態の動作＞
次に、本発明の一実施形態に係る電気自動車１００に用いられるバッテリー１０８の動作について実施例毎に説明する。
【００５５】
［第１の実施例］
まず、図２を参照して、本実施例に係るバッテリー１０８の電源管理方法について説明する。図２は、本実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。また、図８は、本実施例に係る電気自動車１００の電源管理処理に関する状況を模式的に示す説明図である。
【００５６】
本実施例は、電気自動車１００が走行などによって電力を消費し、電気自動車１００に搭載したバッテリー１０８の残容量が少なくなった場合に、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲を緩和する。
【００５７】
電気自動車１００の走行中にバッテリー１０８の残容量が少なくなった場合、制御部１０２を介して、図示せぬメータ部やナビゲーションシステム１１４の表示部等にその旨を表示させる。これにより、運転者等のユーザは、バッテリー１０８の残容量が少なくなったことが分かる。
【００５８】
その後、電気自動車１００を継続して使用することによって、バッテリー１０８の電圧が下限電圧に到達したと判定された場合（ステップＳ１０１）、バッテリー１０８の通常モードでは、電気自動車１００の走行が不能となる。ここで、電気自動車１００の現在地と、充電が可能な目的地又は近隣の充電ステーション等までの距離が計算される（ステップＳ１０２）。距離計算は、例えばナビゲーションシステム１１４などによって実際に必要とされる走行距離が計算される。
【００５９】
また、現在地から目的地等までに到達するのに必要な電力量と、下限電圧以下かつ第２下限電圧以上の再放出可能な電気容量とを算出し、両者を比較勘案する（ステップＳ１０３）。第２下限電圧は、下限電圧以下の電圧値であり、最終放電電圧と同値又は最終放電電圧より高い値である。もし、下限電圧以下でも、第２下限電圧以上で目的地等までに到達できると判定した場合、到達可能である旨をナビゲーションシステム１１４の表示部等に表示する。そして、ユーザからの指示（要望）があった場合（ステップＳ１０４）、使用可能な電圧範囲の下限を一時的に第２下限電圧まで引き下げ、走行を許諾する。なお、ユーザからの指示を受け付ける際、個人認証を行ってもよい。
【００６０】
下限電圧に到達してから一定時間が経過しておらず（ステップＳ１０５）、バッテリー１０８の残量が第２下限電圧に到達していない場合（ステップＳ１０６）、制限モードで制限付きの走行を実行する（ステップＳ１０７）。
【００６１】
許諾後の制限モードによる走行では、できるだけ速やかに充電が行われることが望ましく、下限電圧以下の状態が放置されないようにする。また、電圧値が第２下限電圧を決して下回らないようにする。そのため、下限電圧以下になっている時間を計測し、一定時間を経過してもバッテリー１０８が充電されない場合（ステップＳ１０５）、第２下限電圧以上であっても放電停止にして走行を強制停止する（ステップＳ１０９）。または、一定時間経過後バッテリー１０８が充電されない場合は、走行を強制停止する前に、警告を出したり、放電電流量を制限したりしてもよい。ここで、一定時間とは、バッテリー１０８が下限電圧以下で放置されてもバッテリーの機能を低下させないような実験やシミュレーションで得られる時間、又は充電可能地点までの到達時間等である。
【００６２】
放電電流量の制限は、具体的には、ナビゲーションシステム１１４の照度を落とす、エアコンやＡＶ機器の使用を制限する、車内オプション機器への電力供給の停止／制限を行う、加速又は速度を制限する等の処理によって実現される。放電電流は、経過時間にかかわらず、下限電圧以下になっている場合に制限するようしてもよいし、時間と共に又は電圧低下と共に徐々に厳しくするようにしてもよい。更に、制限モードでは、回生ブレーキを油圧ブレーキよりも優先して使用して、運動エネルギーを回収するモードに移行してもよい。
【００６３】
許諾後、第２下限電圧に到達した場合（ステップＳ１０６）は、走行を強制停止する（ステップＳ１０９）。なお、上記説明では、一定時間経過後バッテリー１０８が充電されない場合に、放電電流が制限されるとしたが、制限付き走行が開始された時点で、放電電流量が制限されるようにしてもよい。
【００６４】
電気自動車１００が充電ステーションに到達しバッテリー１０８に充電がされれば、制限モードを解除し、通常モードに移行する。通常モードに戻ったときには、使用可能な電圧範囲の下限を期初の下限電圧の値に戻す。
【００６５】
なお、制限モードで走行した場合、制限モードに移行して走行したという走行実績情報（例えば制限モードに移行した時間や回数など）を電気自動車１００内の例えばメモリ１１６に記録してもよい（ステップＳ１０８）。走行実績情報は、例えば、自動車整備に利用できる。例えば、制限モードに移行したことがあるバッテリー１０８は、制限モードに移行したことがないバッテリー１０８よりも劣化している可能性がある。そのため、バッテリー１０８の交換時期に達していない場合でも自動車整備時に交換したり、バッテリー１０８の性能評価をより厳しく検査したりする。
【００６６】
以上、本実施例によれば、短期間の間に充電されるという条件のもとで、予め設定された使用可能な電圧範囲が変更されて、バッテリー１０８からの電力供給が継続できるようにする。その結果、走行中に後少しで充電ステーションに到達できる状況で下限電圧に達した場合に、電気自動車１００の走行を継続でき、道路上で電気自動車１００を強制停止させることなく、充電可能な場所まで走行させることができる。
【００６７】
［第２の実施例］
上記第１の実施例においては、ユーザの意志で制限モードへ移行できるようにしている。しかし、これは、ユーザ責任ではあるが、結構なリスクがある。そこで、第２の実施例では、通信部１１８を介してサービスセンター２０に接続し、サービスセンター２０側で制限モードへ移行の許否を判断・制御する。
【００６８】
図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施例に係るバッテリー１０８の電源管理方法について説明する。図３は、本実施例に係る電気自動車１００側の電源管理処理を示すフローチャートである。図４は、本実施例に係るサービスセンター２０側の電源管理処理を示すフローチャートである。
【００６９】
電気自動車１００は、バッテリー１０８が下限電圧以下でも、第２下限電圧以上で目的地等までに到達できると判定した場合、到達可能である旨をナビゲーションシステム１１４の表示部等に表示する。そして、図示せぬ制限モード移行ボタンをユーザが押下する（ステップＳ１１１）。すると、電気自動車１００はサービスセンター２０との無線通信を開始する（ステップＳ１１２）。
【００７０】
サービスセンター２０は、電気自動車１００内の情報を取得し、バッテリー１０８の残量不足を認識する（ステップＳ１２１）。また、サービスセンター２０は、電気自動車１００の位置に関する情報を取得する（ステップＳ１２２）。位置情報は、例えば電気自動車１００のナビゲーションシステム１１４から得られる情報である。
【００７１】
そして、サービスセンター２０は、最寄りの充電場所（例えば目的地又は充電ステーション等）へ、制限付き走行によって到達可能か否かをオペレータ又はコンピュータなどの補助機器が判定する（ステップＳ１２３）。その後、サービスセンター２０は、判定結果を電気自動車１００に送信する（ステップＳ１２４）。
【００７２】
電気自動車１００は判定結果を受信し、ユーザへ音声・表示等で判定結果を通知する（ステップＳ１１３）。判定結果が走行許諾であった場合（ステップＳ１１４）、電気自動車１００はリモート操作等で制限モードに移行され、制限付き走行をする（ステップＳ１１５）。一方、判定結果が走行許諾でなかった場合（ステップＳ１１４）、電気自動車１００は走行が不能となり強制停止のままの状態となる（ステップＳ１１６）。
【００７３】
なお、一連の処理の起点は、ユーザが携帯電話で連絡を取り、車体識別番号を通知し（電話番号等の個人情報で確認してもいい）、サービスセンターから電気自動車に通信接続して行うようにしてもよい。このとき、本当に携帯電話で連絡を取っている本人がそこにいるのか判定するため、個人認証技術（自動車搭載、携帯電話搭載）を利用してもよいし、単なる本人確認（住所、誕生日、暗証番号等）で判定してもよい。更には、携帯電話のＧＰＳ機能と電気自動車１００のナビゲーションシステム１１４の情報から、同一地点にいることを自動的に判定するようにしてもよい。
【００７４】
なお、制限モードで走行した場合、制限モードに移行して走行したという走行実績をサービスセンター２０内に記録してもよい。走行実績は、第１の実施例と同様に、例えば、制限モードによる走行後の自動車整備時に利用できる。
【００７５】
以上、本実施例によれば、ユーザの意志ではなく、サービスセンター２０からの指示に基づいて、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲の変更が許諾されるため、より安全な走行やバッテリー１０８の使用が可能となる。
【００７６】
［第３の実施例］
次に、図５を参照して、本実施例に係るバッテリー１０８の電源管理方法について説明する。図５は、本実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。
【００７７】
電気自動車１００のバッテリー１０８を家庭用のバッテリーとして利用する場合について説明する。家庭敷地内で電気自動車１００をスマートグリッドコンセントに接続して電気自動車１００のバッテリー１０８を家庭用のバッテリーの代わりに使う場合と、電気自動車１００のバッテリー１０８を取り外して家庭用のバッテリーとして利用する場合がある。
【００７８】
電気自動車１００をスマートグリッドコンセントに接続してバッテリー１０８を家庭用のバッテリーの代わりに使う場合、例えば家庭内に設置されている電力管理サーバが、通常管理しているバッテリーの他に、電気自動車１００のバッテリー１０８も管理する。ところで、電気自動車１００のバッテリー１０８の上限電圧及び下限電圧は、一般に図７に示すように、使用条件が家庭用のバッテリーに比べて厳しく設定されている。そこで、電気自動車１００のバッテリー１０８が家庭内バッテリーとして使用される際、バッテリー１０８が使用可能な電圧範囲の限界値を一時的に緩和して、下限電圧以下の電圧で電力を供給することを電力管理サーバに許諾する。
【００７９】
以下、具体的に説明する。まず、電気自動車１００が家庭敷地内のスマートグリッドコンセントに接続される（ステップＳ２０１）。電気自動車１００に使用されているバッテリー１０８について、電力管理サーバから電気自動車用から家庭用への使用変更の要求があった場合（ステップＳ２０２）、バッテリー１０８は、家庭内での使用という条件で、下限電圧以下の電圧まで供給可能とする許諾をする（ステップＳ２０３）。但し、電圧は第２下限電圧を下回らないようにする。また、所定時間下限電圧以下の状態が継続する場合（ステップＳ２０４）、バッテリー１０８は電力管理サーバに対して充電要求を出す（ステップＳ２０５）。
【００８０】
電気自動車１００のバッテリー１０８を取り外して家庭用のバッテリーとして利用する場合、バッテリー１０８は、例えばユーザ又は電気工事士等によって管理される。そして、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲は、ユーザ又は電気工事士等によって一時的に緩和されて、バッテリー１０８が下限電圧以下の電圧で電力を供給できるように変更される。但し、電圧は第２下限電圧を下回らないようにする。
【００８１】
以上、本実施例によれば、バッテリー１０８を他の目的に使用する場合、使用可能な電圧範囲が変更される。従って、バッテリー１０８の用途に応じた適切な使用が行われ、バッテリー１０８を効率良く使用することができる。
【００８２】
［第４の実施例］
次に、図６を参照して、本実施例に係るバッテリー１０８の電源管理方法について説明する。図６は、本実施例に係る電源管理処理を示すフローチャートである。
【００８３】
家庭内においては、太陽電池等の自然エネルギー発電機器がバッテリー１０８等と接続される場合がある。自然エネルギー発電機器において電力が発生したとき、家庭内に設置された全てのバッテリーが満充電になっている可能性がある。この場合、電気自動車１００のバッテリー１０８にも充電する。その後、更に発電が行われ、バッテリー１０８も満充電になった場合、余力のあるバッテリー１０８に過充電する。
【００８４】
以下、家庭内に設置された全てのバッテリーが満充電になった後の処理を具体的に説明する。まず、太陽光発電等の自然エネルギーを利用した発電によって発生した電力を電気自動車１００のバッテリー１０８に充電する（ステップＳ３０１）。充電を継続することによって、バッテリー１０８が満充電に到達した場合（ステップＳ３０２）、上限電圧以上の電圧まで充電を許可するか否かが判断される（ステップＳ３０３）。充電を許可しない場合は、充電を停止する（ステップＳ３０７）。
【００８５】
一方、充電を許可する場合、上限電圧以上の電圧まで充電をする過充電を行う（ステップＳ３０４）。許諾後、第２上限電圧に到達した場合（ステップＳ３０５）は、充電を停止する（ステップＳ３０７）。第２上限電圧は、上限電圧より高く、最大充電電圧と同値又は最大充電電圧より低い値である。また、上限電圧以上になっている時間を計測し、電圧が、所定時間以上、上限電圧を上回っていた場合（ステップＳ３０６）、充電を停止する（ステップＳ３０７）。充電停止後、バッテリー１０８は電力管理サーバに対して放電要求を出す（ステップＳ３０８）。
【００８６】
電力管理サーバが、放電要求に基づいてバッテリー１０８からの電力を受け取ることができる場合（ステップＳ３０９）は、バッテリー１０８は電力管理サーバへ電力を供給する（ステップＳ３１０）。一方、電力管理サーバが電力を受け取ることができない場合（ステップＳ３０９）、上限電圧を上回ってからの時間が所定時間以上経過しているか否かを判断する（ステップＳ３１１）。上限電圧を上回ってからの時間が所定時間以上経過している場合、バッテリー１０８は適当な負荷を介して強制放電する（ステップＳ３１２）。
【００８７】
バッテリー１０８は、電力管理サーバを介した放電又は強制放電によって、電圧が上限電圧以下に下がったとき（ステップＳ３１３）、バッテリー１０８は放電を停止し元の状態に復帰する（ステップＳ３１４）。上限電圧以上に充電した場合、その充電実績を電力管理サーバ内に記録してもよい。充電実績は、例えば、バッテリー交換の目安等に利用できる。なお、上記例は、電力管理サーバによって電気自動車１００のバッテリー１０８が管理される場合を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、電気自動車１００のバッテリー１０８を取り外して家庭用のバッテリーとして利用する場合、バッテリー１０８は、例えばユーザによって管理される。そして、バッテリー１０８の使用可能な電圧範囲は、ユーザによって、一時的に緩和されて、上限電圧以上の電圧までバッテリー１０８に電力を供給できるように変更される。但し、電圧は第２上限電圧を上回らないようにする。
【００８８】
以上、本実施例によれば、バッテリー１０８は満充電時において過充電を許可する。これにより、自然エネルギー発電によって過剰な電力が発生したとき、その電力を充電できずに破棄する必要がなくなり、電力を無駄にすることが少なくなる。また、過充電した場合でも、所定条件でバッテリー１０８は強制放電するので、バッテリー１０８の機能を損傷させることがない。従って、バッテリー１０８の寿命を延ばしつつ、状況に応じてフレキシブルにバッテリー１０８を使用することが可能となる。
【００８９】
従来、バッテリーの使用可能な電圧範囲について、上限電圧を上回らないように制御したり、下限電圧を下回らないように制御したりしていたが、本実施形態のように、上限電圧や下限電圧を超えた電圧を許諾することはなかった。本実施形態によれば、バッテリーの機能を損傷しない範囲で状況に応じてバッテリーの使用可能な電圧範囲を変更し、バッテリーをより適切に使用することができる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９１】
１００    電気自動車
１０２    制御部
１０４    駆動部
１０６    バッテリー制御部
１０８    バッテリー
１１２    システム処理部
１１４    ナビゲーションシステム
１１６    メモリ
１１８    通信部
１２２    インバーター
１２４    充放電管理部
１２６    バッテリー電圧測定部
１２８    接続部
【図１】
0005499872.tif 000002
【図２】
0005499872.tif 000003
【図３】
0005499872.tif 000004
【図４】
0005499872.tif 000005
【図５】
0005499872.tif 000006
【図６】
0005499872.tif 000007
【図７】
0005499872.tif 000008
【図８】
0005499872.tif 000009
【図９】
0005499872.tif 000010
【図１０】
0005499872.tif 000011